KR20190042069A - Lever type Brake device - Google Patents
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Abstract
레버 유형의 브레이크 장치에 있어서, 작동 수단은 전기 모터(20) 및 앵글 기어(21)를 구비하는 스크류 잭(19)의 형태로 구현되며, 앵글 기어는 레버(2;5) 사이에 결합된 잭 스크류(22)를 구동한다. 하나의 레버에 결합된 부하 센서(29)는 동력 조절 수단(25)을 통하여 브레이크 모드에서 가해지는 힘을 제어한다. 다른 레버에 결합된 위치 센서(31)는 공전 모드에서 레버의 위치들을 결정한다. In the lever type braking device, the actuating means is realized in the form of a screw jack (19) with an electric motor (20) and an angle gear (21), the angle gear comprising a jack The screw 22 is driven. The load sensor 29 coupled to one of the levers controls the force applied in the brake mode via the power regulating means 25. [ The position sensor 31 coupled to the other lever determines the positions of the lever in the idle mode.
Description
본 발명은 로터리 샤프트의 회전을 느리게 하거나 또는 정지시키는데 적절하거나, 또는 레일을 따라서 차량 또는 장치의 이동을 정지시키거나 또는 느리게 하는데 적절한 브레이크 장치에 관한 것이다. 본 발명의 브레이크 장치는, 브레이크 장치의 브레이크 패드들 사이의 회전에서 반경 방향 디스크 또는 플랜지를 유지하는 로터리 샤프트와 관련되어 사용되거나 또는 비 제동 모드(non-braking mode)에서 브레이크 패드들 사이에서 길이 방향으로 연장되는 레일을 따라서 움직이는 차량 또는 장치와 관련되어 사용되도록 의도된다. The present invention relates to a brake device suitable for slowing or stopping the rotation of a rotary shaft or for stopping or slowing the movement of a vehicle or apparatus along a rail. The braking device of the present invention is used in association with a rotary shaft for holding a radial disk or flange in rotation between brake pads of a braking device, or in a non-braking mode, Quot; is intended to be used in connection with a vehicle or apparatus that moves along a rail extending into a " rail "
특히, 본 발명은 레버 유형 브레이크 장치(lever type braking device)에 관한 것으로서, 이것은 제 1 축 둘레에서의 회동 운동을 위하여 저널(journal)되어 있는 좌측 레버, 상기 제 1 축에 평행한 제 2 축 둘레에서의 회동 운동을 위하여 저널되어 있는 우측 레버를 포함하고, 축들은 각각의 레버를 짧은 레버 길이 및 긴 레버 길이로 분할한다. 좌측 및 우측 브레이크 패드들은 각각 좌측 및 우측 레버들의 짧은 레버 길이들에 피봇되게 저널되어 있다. 작동 수단은 레버들의 긴 길이들과 맞물리게 구성되고, 레버들을 개별의 축들 둘레에서 반대 회전 방향으로 회동시키도록 작동될 수 있으며, 작동 수단은 브레이크 패드들의 움직임을 브레이크 위치와 공전 위치 사이에서 제어하고 브레이크 작용시에 브레이크 패드들에 의해 가해지는 클램핑 힘을 발생시킨다. In particular, the present invention relates to a lever type braking device comprising a left lever journaled for pivotal motion about a first axis, a second lever about a second axis circumferential parallel to said first axis, And the shafts divide each lever into a short lever length and a long lever length. The left and right brake pads are journaled pivotally to the short lever lengths of the left and right levers, respectively. The actuating means may be configured to engage with the long lengths of the levers and be operable to pivot the levers in opposite rotational directions about the respective axes and the actuation means may control movement of the brake pads between the brake position and the idle position, Generating a clamping force exerted by the brake pads upon actuation.
본 발명의 제 2 양상은, 한편으로 설정 피봇 위치(set pivot position)에서의 회전에 대하여 로터리 샤프트를 적극적으로 잠그기 위한 구조적이고 기능적인 수단 및, 다른 한편으로 로터리 샤프트의 피봇 위치를 휴지 상태로 조절하도록 구성된 샤프트 회전 메커니즘과 일체화된 조립체의 브레이크 장치에 관한 것이다. A second aspect of the present invention is to provide a structure and functional means for positively locking the rotary shaft against rotation on the one hand at a set pivot position and, on the other hand, a pivoting position of the rotary shaft, To a brake mechanism of an assembly integrated with a shaft rotation mechanism configured to rotate the shaft.
본 발명의 브레이크 장치는 적용예를 정지 및/또는 유지시키도록 구성된 레버 브레이크들의 카테고리를 지칭할 수 있다. 이것은 수천 뉴톤(N) 내지 수백 킬로뉴톤(kN) 범위의 브레이크 힘을 위해 설계됨으로써 광범위한 용도를 가지는데, 예를 들어 프로펠러 또는 터빈의 회전을 정지시키기 위한 풍력 플랜트(wind power plant) 및 해양 선박에서 이용된다.The braking device of the present invention may refer to a category of lever brakes configured to stop and / or hold the application. It has a wide range of applications by being designed for braking forces in the range of several thousand Newton (N) to several hundred kilo Newtons (kN), for example in wind power plants for stopping rotation of propellers or turbines, .
비록 브레이크의 힘은 가장 전통적인 적용예에서 유압에 의해 발생될지라도, 다른 적용예들은 유압 유체 회로가 누설되는 결과를 회피하기 위하여 대안의 동력을 필요로 할 수 있다. Although the force of the brake is generated by hydraulic pressure in the most traditional application, other applications may require alternative power to avoid the consequence of hydraulic fluid circuit leakage.
과거에는 디스크 브레이크 설계에서 유압을 전기적인 동력으로 대체하기 위한 시도가 이루어졌다. 예를 들어, 유럽 출원 EP 2 500 597 A1 은 풍력 플랜트를 위한 디스크 브레이크 구성체를 개시하며, 여기에서 전기 모터는 워엄 기어 트랜스미션을 통하여 브레이크를 활성화시키는데, 상기 워엄 기어 트랜스미션(worm gear transmission)은 스핀들을 축방향 병진으로 브레이크 패드를 향해 구동하는 행성 롤러 스크류(planetary roller screw)를 구비한다. In the past, disk brake designs have attempted to replace hydraulic power with electrical power. For example, European
로터리 샤프트들을 위한 디스크 브레이크들에 전기 동력을 적용하는 것에서 해결될 필요가 있는 하나의 문제점은 회전자의 진동으로서, 이것은 브레이크 패드들 및 파워 트랜스미션의 구성 요소들을 통하여 모터로 전달될 수 있다. 이러한 진동은 모터의 회전 부품들 및 베어링들에서 마모를 일으키는 것에 더하여, 기어들의 위치를 변경시킬 수 있고, 결과적으로 브레이크 힘을 손실시킬 수 있다. 위험한 환경에서, 만약 진동이 브레이크의 비자발적인(involuntary) 적용을 일으키도록 허용된다면 작업자의 안전이 위험해질 수 있다. One problem that needs to be solved in applying electric power to disc brakes for rotary shafts is the vibration of the rotor, which can be transmitted to the motor through components of the brake pads and the power transmission. This vibration, in addition to causing wear in the rotating parts and bearings of the motor, can change the position of the gears, and consequently, the brake force may be lost. In hazardous environments, safety may be compromised if vibration is allowed to cause involuntary application of the brakes.
항공기 회전자 또는 프로펠러의 적용예에서, 미국 출원 US 2014/0231188 A1 은 탄성적으로 굽혀지는 레버를 포함하는 레버 유형 브레이크를 구비한 로터리 샤프트 브레이크 시스템을 개시한다. 공전 위치 뿐만 아니라 브레이크 모드에서, 굽힘 레버는 레버들과 맞물린 선형 액튜에이터에 의하여 변형된 상태로 강제된다. 따라서 진동 및 비자발적으로 가해진 브레이크 작용을 회피하기 위하여, 굽힘 레버는 전기적으로 동력을 받는 액튜에이터에 의한 응력하에 지속적으로 경화된다. In an application of an aircraft rotor or propeller, US Application US 2014/0231188 A1 discloses a rotary shaft brake system with lever type brakes comprising an elastically bendable lever. In the brake mode as well as the idle position, the bending lever is forced into a state deformed by the linear actuator engaged with the levers. Thus, in order to avoid vibratory and involuntary braking, the bending lever is constantly cured under stress by an electrically powered actuator.
금속 또는 강철이 본질적으로 탄성적일지라도, 변형 부하(deforming load) 아래에서 지속적으로 경화되는 금속 또는 강철 요소는 궁극적으로 재료의 결정 구조 변화 및 피로를 겪을 것이며, 굽힘 저항의 감소를 초래한다. 레버 브레이크의 적용예에서, 굽힘 저항에서의 점진적인 감소는 브레이크 모드에서 가해지는 클램핑의 힘에 잠재적으로 영향을 미칠 수 있다. 미국 출원 US 2014/0231188 A1 에서, 클램핑의 힘은 제동시에 굽힘 변형 가능한 레버의 휨(bow)을 측정함으로써 제어된다.그러나, 시간이 지나면, 굽힘의 정도는 굽힘 변형 가능한 브레이크 레버들에 의해 발생되는 브레이크 효과 및 클램핑 힘의 진정한 값을 나타내지 않을 수 있다. Although the metal or steel is inherently elastic, metal or steel elements that are constantly cured under a deforming load will ultimately undergo crystal structure changes and fatigue of the material, resulting in a reduction in bending resistance. In applications of lever brakes, a gradual reduction in bending resistance can potentially affect the force of the clamping applied in the brake mode. In US application US 2014/0231188 Al, the force of clamping is controlled by measuring the bow of the lever capable of braking during braking. However, over time, the degree of bending is caused by the braking deformable brake levers The brake effect and the true value of the clamping force.
본 발명의 목적은 전기 동력으로 작동되는 대안의 레버 유형 브레이크 장치를 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide an alternative lever type braking device that is operated by an electromotive force.
본 발명의 특별한 목적은 클램핑 힘의 제어부를 가진 전기 동력 레버 유형의 브레이크 장치를 제공하는 것으로서, 이것은 강철과 같은 금속으로 만들어진 힘 증대(force multiplying) 브레이크 레버에서 시간이 지남에 따른 특성 변화에 의해 방해받지 않는 것이다. It is a particular object of the present invention to provide an electric power lever type brake device with a control of a clamping force, which is advantageous in that the force multiplying brake lever made of metal, such as steel, It does not receive.
본 발명의 다른 목적은 전체가 전기적으로 동력화된 일체형 조립체로 브레이크 장치를 제공하는 것으로서, 이것은 예를 들어 설치 또는 유지 관리 동안에 소망에 따라서 로터리 샤프트를 정지, 유지 및/또는 회전시키는 구조적 및 기능적 수단을 가진다. It is another object of the present invention to provide a braking device with an integral, electrically assembled assembly as a whole which includes structural and functional means for stopping, maintaining and / or rotating the rotary shaft as desired during installation or maintenance I have.
적어도 제 1 목적은 처음에 설명된 바와 같이 레버 유형의 브레이크 장치에 의해 실질적으로 충족되는데, 여기에서 작동 수단은 스크류 잭의 형태로 구현되며, 상기 스크류 잭은 전기 모터 및 레버들 사이에 결합된 잭 스크류를 구동하는 앵글 기어(angle gear)를 포함한다. 하나의 레버에 결합된 부하 센서(load sensor)는, 동력 조절 수단(power regulating means)을 통하여, 브레이크 모드에서 가해진 힘을 제어한다. 다른 레버에 결합된 위치 센서는 공전 모드(idling mode)에서 레버 위치들을 판단한다.At least a first object is substantially satisfied by a lever type braking device as initially described, wherein the actuating means is implemented in the form of a screw jack, which comprises an electric motor and a jack coupled between the levers And an angle gear for driving the screw. A load sensor coupled to one lever controls the force applied in the brake mode through power regulating means. A position sensor coupled to the other lever determines the lever positions in the idling mode.
본 발명의 필수적인 특징은 힘 증대 레버(force multiplying lever)들의 사용으로서, 이것은 지렛대(leverage)의 결과로서 동력 효과에 대한 필요성을 감소시킬 뿐만 아니라, 레버 길이들의 비율 및 잭(jack)의 결과적인 행정 길이에 기인하여, 회전 모터 샤프트를 통하여 가해진 힘의 보다 정확한 제어 및 조절을 제공하기도 한다. 지점(fulcrum)의 일 측에 있는 긴 레버 길이와 다른 측에 있는 짧은 레버 길이 사이의 길이들의 관계는 2:1-6:1 의 범위에 있는 레버 비율을 제공하도록, 바람직스럽게는 3:1-5:1 의 범위에 있는 레버 비율, 그리고 가장 바람직스럽게는 대략 4:1 의 비율을 제공하도록 결정될 수 있다. An essential feature of the invention is the use of force multiplying levers, which not only reduces the need for power effects as a result of leverage, but also reduces the ratio of lever lengths and the resulting stroke of the jack Due to its length, it also provides more precise control and regulation of the force exerted through the rotary motor shaft. The relationship of the lengths between the long lever length on one side of the fulcrum and the short lever length on the other side is preferably 3: 1 - 1 to provide a lever ratio in the range of 2: 1 to 6: 1, A ratio of levers in the range of 5: 1, and most preferably about 4: 1.
다른 장점은 제안된 바와 같은 앵글 기어 드라이브(angle gear drive)를 구비하는 스크류 잭의 선택에 의해 달성된다. 실질적으로 액튜에이터에 의해 가해지는 힘의 방향으로 설치되어야만 하고 전형적으로 레버 구성의 좌측 또는 우측에 있는 선형 드라이브(linear drive)와는 대조적으로, 앵글 기어 드라이브는 레버 시스템에 일체화될 수 있고, 잭 스크류의 길이를 따르는 힘의 선 둘레의 그 어떤 적절한 피봇 방위로도 모터의 방위(orientation of motor)에 대하여 커다란 자유를 부여한다. Another advantage is achieved by the selection of a screw jack with an angle gear drive as proposed. The angle gear drive may be integrated into the lever system and the length of the jackscrews, as opposed to a linear drive typically on the left or right of the lever configuration, should be installed in the direction of the force actually applied by the actuator Lt; RTI ID = 0.0 > orientation < / RTI > of the motor.
본 발명의 해법은 여러가지 상이한 적용예들에 대하여 크기를 맞출 수 있다는 점을 당업자는 깨달을 것이며, 또한 특정 설계의 계산에서, 모터 강도, 스크류 잭 기어 비율, 레버 비율, 브레이크 패드 면적 및 브레이크 패드 마찰 계수등과 같은 어떤 파라미터들이 사용될 것인지를 당업자는 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 개시의 목적을 위하여, 관심 대상인 파라미터 마다에 대하여 적용될 수 있는 값의 범위를 상세하게 특정하는 것은 필요하지도 않고 유용하지도 않다. 그러나, 앵글 기어 드라이브(angle gear drive)는 본 발명의 하나의 필수적인 특징이기 때문에, 5:1-50:1 의 범위인 앵글 기어 비율(angle gear ration)은 바람직한 설계 파라미터로서 개시된다. It will be appreciated by those of skill in the art that the solution of the present invention can be sized for a variety of different applications and can also be used in calculations of a particular design to determine motor strength, screw jack gear ratio, lever ratio, brake pad area and brake pad friction coefficient Etc. will be used by those skilled in the art. Thus, for the purposes of the present disclosure, it is neither necessary nor useful to specify in detail the range of values that can be applied for each parameter of interest. However, since the angle gear drive is an essential feature of the present invention, angle gear ratios in the range of 5: 1 to 50: 1 are disclosed as desirable design parameters.
개시되고 청구된 본 발명에 의하여 달성되는 다른 장점은 측정에서의 높은 정확성 및 일관성으로서, 이것은 레버상의 결과적인 효과보다 액튜에이터로부터 가해지는 힘을 기록하는 센서에 의해 제공된다. 피로, 온도 또는 다른 원인에 기인하는 것이든, 레버 재료에서의 그 어떤 특성 변화에도 불구하고, 브레이크는 항상 레버 비율로 곱해진, 부하 센서에 의해 등록되는 클램핑의 힘을 제공한다. Another advantage achieved by the presently disclosed and claimed invention is the high accuracy and consistency in measurement, which is provided by a sensor that records the force exerted from the actuator rather than the resulting effect on the lever. Regardless of any characteristic changes in the lever material, whether due to fatigue, temperature or other causes, the brakes always provide the force of clamping, which is multiplied by the lever ratio and registered by the load sensor.
다른 장점은 브레이크 패드들과 개재된 브레이크 디스크 또는 플랜지 사이의 공기 간극(air gap)이 위치 센서의 간단한 조절에 의하여 공전 모드에서 용이하게 설정될 수 있다는 것이다. 브레이크 패드들에서 마찰 요소들의 마모로부터 초래되는 공기 간극의 확장은 동일한 수단에 의하여 용이하게 보상될 수 있다. Another advantage is that the air gap between the brake pads and the interposed brake disc or flange can be easily set in idle mode by simple adjustment of the position sensor. The expansion of the air gap resulting from wear of the friction elements in the brake pads can be easily compensated by the same means.
레버 구성체는 자유 부양 방식(free floating manner)으로 브래킷(bracket)들에 저널(journal)되며, 이것은 브레이크 모드에서 브레이크 디스크 또는 플랜지의 각각의 측부에 균일하게 가해지는 클램핑의 힘을 위하여 레버들이 그들의 위치를 자동적으로 조절함을 의미한다. 브레이크가 해제되었을 때 브레이크 패드들이 양쪽 측면에서 디스크로부터 자유롭게 되는 것을 보장하기 위하여, 피봇 제한 수단이 카운터 지지부(counter support)로서 브래킷들상에 제공됨으로써 공전 위치로의 복귀시에만 하나의 레버의 단일 피봇을 방지한다. 브래킷상의 이러한 피봇 제한 수단은 조절 가능하고, 공전 위치에서도 레버들에게 어떤 움직임의 자유를 제공하도록 조절된다. 이러한 방식으로, 레버들은 공전 위치에서 응력으로부터 완전하게 해제된다.The lever assemblies are journaled in brackets in a free floating manner which allows the levers to be moved to their respective positions for the clamping force applied uniformly to each side of the brake disc or flange in the brake mode. Is automatically adjusted. In order to ensure that the brake pads are released from the disk on both sides when the brake is released, the pivot limiting means is provided on the brackets as a counter support, so that only upon return to the idle position, . This pivot limiting means on the bracket is adjustable and is adjusted to provide some freedom of movement to the levers even in the idle position. In this way, the levers are completely released from stress at the idle position.
텐션 스프링과 같은 탄성 부재는 레버와 그것의 관련된 브래킷 사이에 연결될 수 있다. 탄성 부재는, 적절하다면, 공전 위치에서 레버들의 자동적인 회동(spontaneous swinging)을 방지하는데 효과적이며, 따라서 레버 구성체에서 진동 및 소음을 중화(counteracting)시킨다. An elastic member such as a tension spring may be connected between the lever and its associated bracket. The elastic member is effective, if appropriate, to prevent spontaneous swinging of the levers at the idle position, thus counteracting vibration and noise in the lever arrangement.
브레이크 패드들은 좌측 및 우측 레버들의 상호 대향되는 내측으로 면하는 측부에 피봇되게 지지된다. 텐션 스프링 및 피봇 제한부는 각각 브레이크 패드들이 공전 위치에서 평행한 관계로 유지되는 것을 보장한다. 피봇 제한부는 브레이크 패드들과 브레이크 디스크/플랜지 사이에서 평행의 제어를 허용하도록 바람직스럽게는 조절 가능하다.Brake pads are pivotally supported on the mutually facing inwardly facing sides of the left and right levers. The tension spring and pivot restricting portions ensure that the brake pads are maintained in a parallel relationship in the idle position, respectively. The pivot restricting portion is preferably adjustable to allow parallel control between the brake pads and the brake disc / flange.
스크류 잭의 앵글 기어는 모터 샤프트상의 워엄 스크류(worm screw) 및 잭 스크류(jack screw)상의 기어 휘일(gear wheel)을 포함한다. 맞물리는 쓰레드(threads)들은 브레이크 모드에서 클램핑 힘을 유지하도록 자체 잠금의 맞물림을 제공하게끔 설계될 수 있다. 브레이크 위치로부터 공전 위치로의 브레이크 패드들의 복귀는 전기 모터의 회전 방향을 역전시킴으로써 달성될 수 있다.The angle gear of the screw jack includes a worm screw on the motor shaft and a gear wheel on the jack screw. The interlocking threads can be designed to provide self-locking engagement to maintain the clamping force in break mode. Return of the brake pads from the brake position to the idle position can be achieved by reversing the direction of rotation of the electric motor.
앵글 기어들에서의 자체 잠금 구성이 사용되지 않는 경우에, 모터에 작용하는 전자-기계적 브레이크 또는 전자-자기적 브레이크를 가진 모터가 브레이크 모드에서 가해지는 클램핑 힘을 유지하도록 대신 사용될 수 있다.If a self-locking arrangement on the angle gears is not used, a motor with an electro-mechanical brake or an electromagnetic brake acting on the motor may be used instead to maintain the clamping force applied in the brake mode.
브레이크의 구성 요소들의 구조적 설계와 관련하여, 레버의 단면적은, 특히 두께 치수는 점진적이고 연속적인 감소로써 구성될 수 있으며, 이것은 레버의 긴 길이에서 테이퍼를 형성한다는 점이 언급되어야 한다. 파괴로 이어질 수 있는 그 어떤 종류의 표시라도 회피하는 매끄러운 면들과 조합되어, 레버에서의 테이퍼는 브레이크가 가해질 때 균일하고 유리한 응력 분포를 달성한다.With respect to the structural design of the components of the brake, it should be mentioned that the cross-sectional area of the lever, in particular the thickness dimension, can be constituted by a gradual and continuous reduction, which forms a taper in the long length of the lever. Combined with smooth surfaces avoiding any kind of indication that could lead to failure, the taper in the lever achieves a uniform and favorable stress distribution when the brake is applied.
이제까지 설명된 브레이크는 독립적인 장치로서, 이것은 자체적으로 여러 상황에 적용될 수 있다. The brakes described so far are independent devices, which can be applied to various situations on their own.
브레이크 장치의 하나의 특별히 유리한 구현예는 포지티브(positive) 잠금 및 해제 메커니즘을 가진 조립체에 있으며, 상기 메커니즘은 로터리 샤프트에 고정된 플랜지 또는 브레이크 디스크와 맞물림으로써 로터리 샤프트를 포착하도록 구성되고 작동될 수 있으며, 이러한 방식으로, 설정된 피봇 위치에서의 회전에 대하여 로터리 샤프트를 확실하게 잠기게 한다. One particularly advantageous embodiment of the braking device is in an assembly with a positive locking and unlocking mechanism which can be configured and operated to engage a rotary shaft by engaging a flange or brake disk fixed to the rotary shaft , In this way, reliably locks the rotary shaft against rotation at the set pivot position.
브레이크 장치의 다른 특별하게 유리한 구현예는 샤프트 회전 메커니즘을 가진 조립체에 있으며, 상기 메커니즘은 로터리 샤프트의 피봇 위치를 휴지 상태(standstill)로 조절하도록 구성된다. Another particularly advantageous embodiment of the braking device is in an assembly with a shaft rotation mechanism, the mechanism being configured to adjust the pivot position of the rotary shaft in a standstill manner.
양쪽의 경우에, 조립체는 바람직스럽게는 신장되고, 플레이트와 같은 스탠드(stand)를 구비하며, 이것은 저부 단부에 지지 베이스를 가진다. In both cases, the assembly is preferably elongated and has a stand such as a plate, which has a support base at the bottom end.
스탠드는 스탠드의 좌측 측부 및 우측 측부상에 각각 좌측 브래킷 및 우측 브래킷을 장착하도록 적합화된다. 이러한 경우에 레버들의 짧은 부분 및 긴 부분은, 실질적으로 평탄한 스탠드의 대향하는 전후의 테두리(rim)들 외측에서, 브레이크 패드들 및 스크류 잭들을 각각 위치시키기에 충분한 길이들을 가진다는 점이 이해될 것이다. The stand is adapted to mount left and right brackets on the left and right sides of the stand, respectively. It will be appreciated that in this case the short and long portions of the levers have lengths sufficient to position the brake pads and screw jacks, respectively, outside the opposing front and rear rims of the substantially flat stand.
완전하게 통합된 해법에서, 모든 세가지 기능들, 즉, 브레이크 장치, 잠금 및 해제 메커니즘 및 샤프트 회전 메커니즘은, 모두 스탠드상에 배치되고 지지될 수 있다. 그러한 경우에, 스탠드상의 위치에서 바람직한 순서는 잠금 및 해제 메커니즘을 베이스 지지부에 인접한 스탠드의 최저 단부에 배치하며, 왜냐하면 조립체의 이러한 부분은 가장 큰 부하를 스탠드로 전달할 것으로 예상되기 때문이다. 마찬가지 이유로, 샤프트 회전 메커니즘은 바람직스럽게는 스탠드의 최상부 단부에 배치되어, 브레이크 장치를 장착하기 위한 스탠드의 중심 영역을 남긴다. In a fully integrated solution, all three functions, namely the braking device, the locking and unlocking mechanism and the shaft rotation mechanism, can all be placed and supported on the stand. In such a case, the preferred order at the location on the stand is to place the locking and unlocking mechanism at the lowest end of the stand adjacent to the base support, since this portion of the assembly is expected to deliver the largest load to the stand. For the same reason, the shaft rotation mechanism is preferably disposed at the uppermost end of the stand, leaving a central area of the stand for mounting the braking device.
잠금 및 해제 메커니즘은 로터리 샤프트에 고정된 플랜지 또는 브레이크 디스크와 함께 작용하는 신장 가능/수축 가능 플런저를 포함하며, 브레이크 디스크 또는 플랜지는 다수의 관통 구멍들을 포함하며, 상기 관통 구멍들은 브레이크 디스크 또는 플랜지의 주위의 반경 방향 내부에서 원에 위치된다. 플런저는 전기 모터 및 선형 장치에 의하여 연장 및 수축에서 전기적으로 작동될 수 있다. The locking and unlocking mechanism includes an extendable / retractable plunger that cooperates with a flange or brake disk fixed to the rotary shaft, wherein the brake disk or flange includes a plurality of through holes, Lt; / RTI > in the radial direction of the circumference. The plunger can be electrically operated at extension and contraction by an electric motor and a linear device.
샤프트 회전 메커니즘(shaft turning mechanism)은 기어 휘일을 포함하며, 기어 휘일은 로터리 샤프트에 고정된 플랜지 또는 브레이크 디스크의 치형 주위부(toothed periphery)와 맞물릴 수 있는 치형 주위부를 가지고 회전 가능하게 구성된다. 기어 휘일은 전기 모터 및 베벨 기어 드라이브(bevel gear drive)에 의하여 전기적으로 회전 가능할 수 있다. The shaft turning mechanism includes a gear wheel and the gear wheel is rotatably configured with a toothed periphery engageable with a toothed periphery of the flange or brake disk fixed to the rotary shaft. The gear wheel may be electrically rotatable by an electric motor and a bevel gear drive.
본 발명의 실시예 및 세부 내용들은 첨부된 도면을 참조하여 이제 설명될 것이다.
도 1 은 브레이크 장치의 3 차원 사시도이다.
도 2 는 도 1 의 평면(II-II)을 따라서 취해진, 도 1 의 브레이크 장치의 위로부터의 부분적인 단면도이다.
도 3 은 도 1 및 도 2 의 브레이크 장치를 포함하는 일체화된 조립체의 3 차원 사시도이다.
도 4 는 다른 시야각으로부터 도시된 일체화된 조립체의 대응하는 3 차원 사시도이다. Embodiments and details of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings.
1 is a three-dimensional perspective view of a braking device.
Fig. 2 is a partial sectional view from above of the braking device of Fig. 1, taken along the plane II-II of Fig.
3 is a three-dimensional perspective view of an integrated assembly including the braking devices of FIGS. 1 and 2;
Figure 4 is a corresponding three-dimensional perspective view of the integrated assembly shown from a different viewing angle.
우선, 본 발명에서 "좌측" 및 "우측"은 오직 식별의 목적을 위해서만 사용되며, 관찰자에 대한 절대 방향을 나타내는 것으로 이해되어서는 아니된다. First of all, in the present invention, " left " and " right " are used for identification purposes only and should not be construed as indicating the absolute direction to the observer.
도 1 및 도 2 는 본 발명의 브레이크 장치(1)를 도시한다. 브레이크 장치(1)는 좌측 레버(2)를 구비하며, 이것은 좌측 브래킷에 안착된 차축(4)에 의해 형성된 제 1 축 주위에서의 스윙(swinging) 움직임을 위하여 좌측 브래킷(3)에 피봇되게 저널(journal)되어 있다. 우측 레버(5)는 우측 브래킷에 안착된 차축(7)에 의하여 형성된 제 2 축 둘레에서의 스윙 움직임을 위하여 상승하는 방식으로 우측 브래킷(6)에 피봇되게 저널되어 있다. 브래킷(3,6)들은 아래에서 예시되는 바와 같이 지지 구조의 대향하는 측들에 장착되도록 구성된다. 1 and 2 show a
차축(4,7)들은 좌측 및 우측 지점(fulcrums)들을 한정하며, 이것은 레버들을 각각 긴 레버 길이(2',5') 및 짧은 레버 길이(2", 5")로 분할한다(도 2 참조). 도 1 및 도 2 에 도시된 실시예에서, 긴 레버 길이(2',5')에는 테이퍼 두께(tapering thickness, w)가 형성되며, 상기 두께는 개별의 지점으로부터 레버들의 단부들을 향하여 연속적으로 감소한다. 레버(2,5)들의 형상은 상기 레버들의 매끄럽고 연속적인 표면을 중단시킬 그 어떤 형상도 없다는 점이 관찰된다. The
좌측 브레이크 패드(8)는 좌측 레버(2)의 짧은 길이의 단부에서 피봇(9)상에 피봇되게 저널된다. 우측 브레이크 패드(10)는 대응되는 방식으로 우측 레버(5)의 짧은 길이의 단부에서 피봇(11)상에 피봇되게 저널된다. 도 1 및 도 2 에 도시된 실시예에서, 브레이크 패드들은 힌지(12,13)에 저널되며, 상기 힌지들은 레버(2,5)의 상호 대향하고, 내측으로 향하는 측부 면(2i, 5i)들에 장착된다.The
브레이크 패드(8,10)들은 피봇 제한부(pivot limiter, 14, 15)와 각각 관련되는데, 피봇 제한부들은 공전 위치에서, 즉, 비 제동 모드(non-braking mode)에서 브레이크 패드들의 피봇 위치를 결정한다. 특히, 피봇 제한부는 브레이크 패드들과 브레이크 디스크 또는 플랜지 사이 뿐만 아니라, 브레이크 패드들 사이에서 각각 실질적으로 평행한 관계를 보장하도록 조절될 수 있게 배치되며 (도 2 의 브레이크 디스크(16) 참조), 이것은 비 제동 모드에서 디스크의 양측에서의 공기 간극(air gap)을 제외하고, 사용시에 브레이크 패드들 사이의 간극을 점유한다. 도시된 실시예에서, 피봇 제한부는 텐션 스프링(17, 18)과 각각 함께 작용하는 쓰레드 볼트(threaded bolt, 14, 15)로서 구현되고, 스프링들은 브레이크 패드들을 피봇 제한부를 향하여 편향시키는데 유효하다.
브레이크 장치(1)에서, 브레이크 파워는 전기적으로 작동되는 스크류 잭(screw jack, 19)에 의하여 발생된다. 스크류 잭(19)의 주요 구성 요소들은 전기 모터(20), 앵글 기어 드라이브(angle gear drive, 21) 및 잭 스크류(22)이다. 이러한 구성 요소들은 레버들중 하나의 긴 레버 길이의 단부 영역에 매달리는데, 이러한 경우에 좌측 레버(2)의 단부에 매달린다. 장착 브래킷(23)은 스크류 잭 하우징(24)을 레버(2)의 내측으로 향하는 측부(2i)상에 맞물림으로써 스크류 잭을 레버에 피봇되게 연결한다. In the
모터(20)는 동력 제어 조절 수단(25) 및 모터 브레이크(26)를 포함한다. 모터 출력 샤프트(27)는 기어 너트(geared nut, 28)와 맞물리는 웜 쓰레드(worm thread)를 유지하며, 이것은 스크류 잭 하우징(24)에 회전되게 저널된다. 너트는 잭 스크류 상에서 외측 쓰레드와 맞물리는 내측 쓰레드를 가진다. 모터에 전력이 인가될 때, 브레이크 패드들이 브레이크 디스크 또는 플랜지와 접촉할 때까지 레버들이 떨어지게 미는 것을 제동함에 있어서, 회전 너트(28)는 잭 스크류를 선형 병진으로 구동한다. 스크류 잭(19)을 구비하는 레버 조립체는 제 1 및 제 2 차축(4,7)상에서 자유롭게 회동(swing)하는 단위체이기 때문에, 레버 조립체는 브레이크 디스크/플랜지와의 정렬을 위해 자동적으로 조절될 것이다. The
부하 센서(load sensor, 29)는 브레이크 모드에서 스크류 잭(19)에 의해 가해지는 클램핑 힘을 제어하도록 구성된다. 센서(29)는 우측 레버(5)에 결합된 로드 셀(load cell)이며, 보다 정확하게는 이것은 우측 레버(5)의 긴 길이(5')의 단부 영역에 지지된 센서 시트(sensor seat, 30) 안에 고정되게 수용된다. 센서(29)는 브레이크 모드에서 잭 스크류로부터 가해지는 부하를 취하여 전기 신호를 발생시키는데, 전기 신호의 전압은 부하에 비례한다. 부하 센서로부터의 출력 신호는 미터 값(metric value)으로 해석되며, 이것은 브레이크 패드들에 의해 가해지는 클램핑 힘을 판단하도록 레버들의 비율, 기어 비율 및 모터 파워와 같은 다른 미터 파라미터(metric parameter)와 함께 사용된다. 이러한 계산은 외부 제어 유닛에서 이루어질 수 있는데, 외부 제어 유닛은 제어 유닛 안에 프로그램된 힘 제어 시퀀스(force control sequence)의 수행에 응답하여 전력 공급을 조절 또는 차단하도록 모터 전력 제어부에 결합된다. A
공전 위치에서 좌측 및 우측 레버들의 상대적인 위치는 모터 전력 제어부에 연결된 위치 센서(31)를 통하여 판단된다. 위치 센서(31)는 잭 스크류(22)가 브레이크 모드에서 연장 위치로부터의 복귀에서 미리 결정된 수축 위치(retracted position)에 도달될 때 모터에 공급되는 전력의 차단을 개시한다. 위치 센서(31)는 잭 스크류(22)의 극단 단부(32)의 위치를 검출하는데, 잭 스크류는 레버(2)의 개구를 통하여 레버의 외측으로 향하는 측부에 결합된 하우징(33)에 도달한다. 모터에 대한 전력 공급을 차단하는 촉발 위치(triggering position)를 설정하기 위하여 탈착 가능한 해치(detachable hatch, 23)는 하우징 안의 위치 센서로의 접근을 제공한다. The relative positions of the left and right levers in the idle position are determined through the
피봇 제한 수단은 브레이크 장치내에 설치되어 공전 위치(idle position))에서 레버 조립체의 자동적인 회동을 방지한다. 도시된 실시예에서, 볼트(35, 36)들은 브래킷(3,6)들에 각각 고정되고, 레버들의 내측으로 향하는 측부에 대하여 조절될 수 있게 배치됨으로써 레버들에 공전 위치를 제공하며, 이러한 공전 위치는 디스크 브레이크/플랜지의 각각의 측부상에서 브레이크 패드들과 디스크 브레이크 또는 플랜지 사이의 공기 간극의 형성을 보장한다. The pivot restricting means is provided in the braking device to prevent automatic pivoting of the lever assembly in an idle position. In the illustrated embodiment, the
피봇 제한 수단 또는 볼트(35, 36)들은 레버들의 내측면들을 향하여 최소의 유격(clearance)을 위하여 조절될 수 있다. 텐션 스프링(도면에서는 미도시)과 같은 탄성 수단들이 브래킷들과 레버들 사이에 배치될 수 있어서 필요하다면 진동과 소음을 방지한다. The pivot limiting means or
보충적인 기능 및 수단을 가진 조립체와 브레이크 장치(1)의 일체화는 이제 도 3 및 도 4 를 참조하여 설명될 것이다. The integration of the
일체화된 조립체는 브레이크 장치(1), 도면 번호 100 으로 전체적으로 표시된 잠금 해제 메커니즘 및, 대응하여 200 으로 표시된 샤프트 회전 메커니즘을 포함한다. 브레이크 장치(1), 잠금 및 해제 메커니즘(100) 및 샤프트 회전 메커니즘(200)은 전체적으로 평탄하고 플레이트와 같은 구조의 스탠드(37)에서 지지되는데, 이것은 스탠드의 하부 단부에 부착된 베이스 플레이트(38)로부터 세워진다. 사용시에, 베이스 플레이트는 브레이크 설치를 필요로 하는 적용예의 구조 부분에 볼트 체결될 수 있다. The integrated assembly includes a
일체화된 조립체는 특수하게 설계된 브레이크 디스크(39)와 함께 작용하도록 구성된다. 브레이크 디스크는 샤프트와 브레이크 디스크 사이에서 회전되게 고정된 관계로 회전 샤프트(샤프트는 도면에서 생략됨)를 삽입하기 위한 중심 개구(40)를 가진다. 특히, 특별한 디자인은 치로 형성된 주위부(toothed periphery, 41) 및 다수의 관통 구멍(42)들을 포함하며, 상기 관통 구멍들은 원(circle)에 배치되는데, 즉, 치로 형성된 주위부 내측에 반경 방향의 등간격으로 배치된다. 관통 구멍(42)들은 원을 따라서 균일하게 이격될 수 있다. The integrated assembly is configured to work with a specially designed
구멍(42)들은 잠금 및 해제 메커니즘(10)의 플런저(plunger)와 함께 작용하도록 구성된다. 도면에 도시되지 않은 플런저는 하우징(101)에 설치되고, 하우징에서, 하우징 안에 수축된 위치로부터, 플런저가 관통 구멍(42)들중 하나에 삽입된 연장 위치로 움직이도록 저널된 하우징에 설치된다. 연장 및 수축에서 플런저의 작동은 전기 모터(102) 및 선형 드라이브(103)에 의하여 달성된다. The
브레이크 디스크(39)의 치형 주위부(41)는 샤프트 회전 메커니즘(200)에 회전되게 저널된 기어 휘일(gear wheel, 201)과 함께 작용하도록 배치된다. 기어 휘일(201)은 브레이크 디스크와 치로 맞물린(toothed engagement) 작동 위치와 브레이크 디스크(39)에 맞물려 있지 않은 휴지 위치 사이에서 측방으로 전환 가능될 수 있다. 전기 모터(202) 및 베벨 기어(203)에 의하여, 기어 휘일이 브레이크 디스크에 맞물려 있고 그리고 맞물려 있지 않게 전환이 이루어질 수 있다. 맞물림 모드에서, 기어 휘일(201)은 브레이크 디스크 및, 그에 고정된 샤프트를 느리게 회전시키도록 회전될 수 있다. 전기 모터(204)는 베벨 기어 드라이브(bevel gear drive, 205)와 기어 박스(206)를 통하여 기어 휘일(201)에 구동되게 연결된다. 설치 및 유지 작동에서 로터리 샤프트 위치의 미세한 조절에 적절한 느린 회전을 발생시키기 위하여, 기어 박스(206)는 모터 스핀들 속도를 실질적으로 감소시키도록 구성된다. 카운터(207)는 로터리 샤프트의 회전을 브레이크 디스크의 치형 주위부(toothed periphery)의 단일 치 길이(single tooth length)로 제어하도록 구성될 수 있다. 기어 휘일 및, 따라서 브레이크 디스크 및 샤프트를 설정된 피봇 위치에 포착하기 위하여, 모터(204)에는 모터 스핀들에 적용될 수 있는 모터 브레이크(208)가 설치될 수 있다. The
본 발명의 브레이크 장치는 유리하게는 해양 선박 추진 샤프트를 가진 조립체에 적용된다. The braking device of the present invention is advantageously applied to an assembly having a marine vessel propulsion shaft.
브레이크 장치의 다른 유용한 구현예는 동력 발생 샤프트를 가진 조립체이다. Another useful embodiment of the braking device is an assembly with a power generating shaft.
브레이크 장치의 다른 유용한 구현예는 채광 기계를 가지는 조립체이다. Another useful embodiment of the braking device is an assembly with a mining machine.
브레이크 장치의 다른 유용하고 유리한 구현예는 제조 프로세스 기계를 가진 조립체이다. Another useful and advantageous embodiment of the braking device is an assembly with a manufacturing process machine.
브레이크 장치의 다른 가능한 구현예는 레일을 따라서 움직이는 차량 또는 장치를 가진 조립체이다. Another possible implementation of the braking device is an assembly with a vehicle or device moving along the rail.
사용자 및 환경에 대한 장점은 일체화된 조립체의 작동 기능을 위한 전기 드라이브의 필수적인 특징에 있다는 점을 주목할 필요가 있다. 청구되고 설명된 브레이크 장치(1)는 상기의 성취를 위한 필수 불가결한 기초를 제공한다는 점이 이해될 것이다. It should be noted that the advantages for the user and environment are an essential feature of the electric drive for the operating function of the integrated assembly. It will be appreciated that the claimed and described
1. 브레이크 장치 2. 좌측 레버
3. 좌측 브래킷 5. 우측 레버
6. 우측 브래킷 7. 제 2 축1.
3.
6.
Claims (15)
제 1 축과 평행한 제 2 축(7) 둘레에서의 회동 움직임을 위하여 우측 브래킷(6)에 저널되어 있는 우측 레버(5)로서, 상기 축들은 각각의 레버를 ?은 레버 길이(2";5") 및 긴 레버 길이(2';5')로 분할하는, 우측 레버;
좌측 레버 및 우측 레버의 짧은 길이들에 각각 피봇되게 저널되어 있는 좌측 브레이크 패드(8) 및 우측 브레이크 패드(10);
레버들의 긴 길이들과 맞물리고 개별의 축(4;7)들 둘레에서 레버들을 반대 회전 방향(contra rotating direction)으로 회동시키도록 작동될 수 있는 작동 수단(19)으로서, 브레이크 위치와 공전 위치 사이에서 브레이크 패드들의 움직임을 제어하고 또한 브레이크 작용시에 브레이크 패드들에 의해 가해지는 클램핑 힘(clamping force)을 발생시키는, 작동 수단(19);을 포함하고,
작동 수단은 스크류 잭(screw jack, 19)으로서, 상기 스크류 잭은 레버(2;5)들 사이에 결합된 잭 스크류(22)를 구동하는 앵글 기어(angle gear, 21) 및 전기 모터(20)를 포함하고, 하나의 레버(5)에 결합된 부하 센서(load sensor, 29)는 동력 조절 수단(25)을 통하여 브레이크 모드에서 가해지는 힘을 제어하고, 다른 레버(2)에 결합된 위치 센서(31)는 공전 모드(idling mode)에서 레버의 위치를 판단하는 것을 특징으로 하는, 브레이크 장치(1). A left lever 2 journaled to the left bracket 3 for swing motion around the first axis 4;
A right lever 5 journaled to the right bracket 6 for pivotal movement about a second axis 7 parallel to the first axis, the axes being arranged to define a respective lever length 2 "; 5 ") and a long lever length (2 ';5');
A left brake pad 8 and a right brake pad 10 journaled pivotally on short lengths of a left lever and a right lever, respectively;
Actuating means (19) operable to engage the elongated lengths of the levers and to pivot the levers in a contra rotating direction about respective axes (4; 7), characterized in that the actuating means And actuating means (19) for controlling the movement of the brake pads on the brake pads and for generating a clamping force exerted by the brake pads during brake actuation,
The operating means is a screw jack 19 which comprises an angle gear 21 for driving a jack screw 22 coupled between the levers 2 and an electric motor 20, A load sensor 29 coupled to one lever 5 controls the force applied in the brake mode via the power regulating means 25 and a position sensor (31) determines the position of the lever in the idling mode.
좌측 브래킷(3) 및 우측 브래킷(6)은 스탠드(37)의 좌측 측부 및 우측 측부상에 각각 지지되고, 브레이크 장치는 샤프트 회전 장치(shaft turning mechanism, 200)를 더 포함하고, 상기 샤프트 회전 장치는, 스탠드상에 배치되고, 로터리 샤프트에 고정된 플랜지(39) 또는 브레이크 디스크와의 맞물림에 의해 로터리 샤프트를 회전시키도록 작동 가능한, 브레이크 장치. The apparatus according to any one of the preceding claims,
The left bracket 3 and the right bracket 6 are respectively supported on the left side and right side portions of the stand 37 and the braking device further includes a shaft turning mechanism 200, Is operable to rotate the rotary shaft by engagement with a flange (39) or a brake disk disposed on the stand and fixed to the rotary shaft.
In an assembly having a brake disk or a rotary shaft with a flange (39) fixed to a rotary shaft, the brake disk or flange comprises a plurality of radially inwardly positioned radially inner portions of the brake disk or flange The through holes (42) of the braking device.
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